华南人工林土壤固碳机理与提高其碳汇功能研究

针对我国人工林总量世界第一，华南地区正在开展生态公益林改造和全球碳平衡中土壤碳库最大的基本事实，本项目以华南地区多种人工林为材料，通过研究地表植被特征与土壤碳积累的关系、土壤有机－矿物结合体特征、有机碳化学基团与耐分解性关系、土壤深层持久性封存的有机碳量、有机碳在土壤剖面的移动性以及土壤团聚体发育对有机碳的物理性保护，深入探讨华南红壤区有机碳固持机制，揭示植被类型与稳定性碳库间的关系，确认一些强碳汇功能人工林类型，识别出能有效增强土壤碳汇功能的植物种类或种类组合，为本区域正在进行的大规模林分改造提出基于强化碳汇功能的方案，同时在理论上阐明影响本区域有机碳稳定性的关键因素。项目成果对我国应对全球变化的温室气体增汇减排策略以及环境外交均有重大意义。

本项目的主要目标是通过研究南亚热带地区人工林土壤有机碳储量、主要影响因素及其作用机理，为这一地区提高人工林碳汇功能提供技术策略。系统的研究获得了多方面重要发现，证实马占相思人工林有利于土壤有机碳积累，稳定性碳库大，荷木林不利于土壤有机碳积累，稳定性碳库小。马占相思林有机碳可以通过雨水淋溶更多地输往深土层，但湿地松、荷木及桉林土壤有机碳不易通过降水过程增加对下层有机碳积累的贡献。马占相思林土壤有机碳主要是氧烷基碳，桉林主要成分也是氧烷基碳，但还有较多双氧烷基碳，芳香基碳和羰基碳分布，较单一而且具亲水性的有机碳结构是马占相思林土壤有机碳易于淋溶至深土层的原因。南亚热带地区，经常性的台风导致的新鲜落叶将在阔叶林土壤中导致了更多的真菌生长并加快有机碳的分解释放。人工林在建植前期因地表受到干扰导致土壤有机碳储量出现下降，有机碳储量的恢复速度因种而异，幼龄人工林乔木层生物多样性与生物量碳密度呈显著负相关,当入侵树种达到4-5个时，指示土壤有机碳已开始显著积累，即超过造林前水平，而且新出现树种的胸断面积与土壤有机碳密度显著正相关。对不同恢复模式有机碳积累的研究显示，南亚热带地区，自然植被的破坏将严重影响土壤碳储存，即使恢复了50年的植被，仍无法达到天然林土壤碳储量水平，这一地区，建立果园可以兼顾固碳效益与经济收益，它与恢复阔叶混交林地相比，固碳水平相当，但果园在深土层有较高的储碳量，碳稳定性更高，这一地区近年来大量种植的短轮伐期桉林，不利于土壤有机碳积累。13C研究显示，桉树林新有机碳积累率低，而自然林、人工阔叶混交林与果园土壤有机碳中，约有50%是新积累有机碳。这些重要发现，对建立强碳汇功能的人工林具有重要的指导意义。课题已发表论文9篇，其中SCI论文6篇。培养博士后1人，博士1人，硕士1人。在此基础上，申请项目2项，并承担了了中国科学院战略先导性项目——碳专项的江西省专题。